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Clone numérique de VeRCoRs

P. Sémété (EDF / R&D / MMC) ; J. Haelewyn (EDF / R&D / ERMES)

Autres contributeurs : B. Masson, M. Corbin (EDF / DIPNN / SEPTEN), A. Courtois (EDF / DPIH / DTG), J.-P. Mathieu (EDF / R&D / MMC), F. Hamon, F. Escoffier, S. Michel-Ponnelle, S. M’Jahad (EDF / R&D / ERMES), E. Buchoud (EDF / R&D / PRISME). G. Boulant (EDF / R&D / PERICLES)

Introduction

La maquette VeRCoRs (Vérification Réaliste du Confinement des Réacteurs) à échelle 1/3 d’une enceinte réelle double-paroi (palier P’4) a été construite sur le site EDF Lab des Renardières à partir du mois d’août 2013. Ce projet qui est piloté par EDF / DIPNN / SEPTEN rassemble les contributions de plusieurs unités d’EDF (CEIDRE, DIPDE, DTG, SEPTEN et R&D l’exploitant) autour d’un même objet d’étude et d’objectifs communs.

Par effet d’échelle, ce moyen d’essai permet d’accélérer le vieillissement observé sur les enceintes du parc nucléaire. Les deux objectifs principaux de ce moyen d’essai sont :

  • comprendre et modéliser les phénomènes physiques responsables du vieillissement, leurs interactions et leur influence sur le taux de fuite afin d’améliorer la prévision de son évolution entre les épreuves, sa transposition en situation accidentelle et sa localisation ;
  • contribuer à la démonstration de la robustesse des enceintes double paroi en situation accidentelle.

Afin de simuler les épreuves effectuées sur les enceintes au cours de leur exploitation (essai de réception (PréOp), visite de contrôle (VC), visites décennales (VD) 1 à 5), la maquette VeRCoRs sera soumise à des essais en air entre 2015 et 2021. Ce programme expérimental s’appuie sur un important dispositif d’auscultation de la maquette, sur un vaste programme d’essais de caractérisation des propriétés du béton sur éprouvettes et aussi sur de nombreux partenariats scientifiques.

Modélisation de la maquette VeRCoRs

Dans le cadre du projet CiWAP2 (Civil Works Assessment Project 2), et plus particulièrement du lot MODAP (Modèle Accompagnateur du Projet VeRCoRs), EDF R&D ambitionne de réaliser d’une part, des clones numériques de la maquette sur la base d’études évolutives de son comportement et d’autre part, des outils de traitement multi-information. Il s’agit, à terme, de faciliter la visualisation et la comparaison des données numériques et expérimentales versées dans une base de données de capitalisation spécifiquement dédiée : le SAV (Système Accompagnateur de VeRCoRs).

Figure 1 : Principe de la comparaison entre les différentes échelles

Un travail collaboratif entre la R&D et l’ingénierie vient de donner vie au tout premier clone de VeRCoRs. Son but était de dresser un état des lieux initial des capacités de modélisation du comportement de la maquette VeRCoRs sur sa durée de vie de 2015 à 2021 à partir des données disponibles à mi-2016.
L’objectif final est de répondre à la question de la transposition des résultats de la maquette VeRCoRs aux enceintes réelles. La figure 1 illustre l’ensemble du processus de comparaison entre les différentes échelles. Précisons que le Conseil Scientifique de VeRCoRs, un groupe d’experts mandatés dès les études de conception, préconise une comparaison des résultats numériques en contrainte pour statuer sur la représentativité des clones car la fissuration du béton est liée à cette grandeur. Toutefois, elle n’est pas directement mesurable. De ce fait, une étape préliminaire permettant de valider les résultats numériques à partir des mesures expérimentales est faite en raisonnant en déformation, pour chaque enceinte. C’est cette étape qui a été initiée en 2016 pour VeRCoRs.

A gauche, maillage « capteurs » (en bleu, les positions réelles des cordes vibrantes de VeRCoRs). A droite : vue de cordes vibrantes avant bétonnage
Figure 2 : À gauche, maillage « capteurs » (en bleu, les positions réelles des cordes vibrantes de VeRCoRs). À droite : vue de cordes vibrantes avant bétonnage

Le traitement des données expérimentales disponibles a permis une élaboration du premier clone numérique avec Salome-Meca. La figure 2 illustre ce point avec la réalisation d’un maillage dit « capteurs », ici les cordes vibrantes, dont les positions réelles ont été directement extraites du SAV. Les résultats du calcul peuvent alors être projetés sur ce maillage pour permettre la comparaison des résultats numériques et expérimentaux. Ainsi, une confrontation quasi-systématique des résultats de ce premier clone numérique avec les résultats des mesures sur VeRCoRs (déformations, mais aussi températures, déplacements) a été réalisée pour sa première année de vie incluant les deux premières « épreuves enceinte ». Le calcul réalisé avec code_aster prend en compte les chargements liés aux champs thermique et hydrique ainsi que le poids propre de la maquette et la précontrainte. Le vieillissement est assuré par l’utilisation d’une loi de fluage du béton. Ce premier modèle est en accord avec l’ensemble des mesures même si la vitesse de déformation issue du calcul est plus importante que celle observée (figure 3).

Comparaison entre calcul Aster et mesures de déformation de VeRCoRs en zone TAM
Figure 3 : Vue d’ensemble du modèle aux éléments finis de l’îlot

Conclusions – perspectives

Le retour d’expérience de cette étude permet de proposer plusieurs pistes d’amélioration pour les prochaines versions du clone numérique tant au niveau du modèle proprement dit que des outils de manipulation et de traitement de l’importante quantité de données numériques et expérimentales. L’amélioration principale concerne le comportement vieillissant du béton (séchage et fluage) que les nouvelles données d’essai toujours plus nombreuses doivent enrichir.

En 2017, un premier clone numérique à l’échelle d’une enceinte sera simulé afin de confronter les deux échelles sur les contraintes.